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作为进气系统的部件之一,空气滤清器的性能优劣直接影响内燃机的经济性、使用寿命等因素。由于空气滤清器内部流场的复杂多变性,仅靠经验和实验手段很难可靠地获得内部全面的流动信息。本文结合流体动力学及空气动力学相关原理,数值模拟了空气滤清器内部流场,为其结构优化设计以及提高滤清效率等提供了重要的理论依据。 首先,对空气滤清器的作用、结构及分类进行了详细叙述,简要介绍了其设计原则;在综述了空气滤清器的国内外发展现状及趋势后,提出了本文的研究内容。 其次,简要介绍了CFD基本理论与方法。建立了空气滤清器内流场的数学模型,确定将空气滤清器内流场流动视为三维粘性湍流流动,建立了流场的湍流模型、离散格式以及求解算法。 最后,对模型进行适当简化,利用建模软件Pro/E建立几何模型,选用STAR-CD前处理器Pro/am软件生成计算网格;设定空气滤清器内部流场的边界条件,运用STAR-CD软件数值迭代计算,并分析了数值模拟的结果。 结果表明:空气滤清器的入口部分拐角处的壁面受到了气流的较强冲击,将入口两侧壁面改为弧形结构能有效减小进气冲击,降低进气阻力及压力损失;对底部隔板入口部分区域改为圆角过渡,并将隔板的支撑结构由等距离排列变为非等距离排列,可以明显减少进气阻力,改善流动均匀性;将精滤器的入口设计为圆形入口,在一定程度上提高了流场流动均匀性及空气滤清器的滤清效率;优化后,提高了空气滤清器内部流场速度均匀性,减少了进、出口的压力损失。